(BLOQUE 2) 25. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). El argón existente en el aire ejerce una presión parcial que es el 0,94% de la total. Se aísla el argón contenido en un volumen determinado de aire y se encierra en un recipiente de 20 L cuyo peso en vacío es 50,356 g y cuyo peso con el argón es 62,509 g. Se mide la presión en dicho recipiente y resulta ser de 280 mmHg a una temperatura de 22 ºC. Sabiendo que el peso atómico del argón es 39,95 y que en esas condiciones este gas se comporta de forma prácticamente ideal, ¿de qué tipo de especies de las siguientes está constituido el argón en estado gaseoso?
(A). Ar
(B). Ar2
(C). Ar3
(D). Ar4
Solución: A. La aplicación de la ecuación de estado de los gases ideales (pV = nRT = (m / M) RT) nos va a permitir conocer la masa molecular de las moléculas de argón, M, y, a partir de ella, su fórmula.
La masa de argón contenida en el recipiente es 62,509 – 50,356 = 12,153 g; la presión que ejerce es 280 / 760 = 0,368 atm; la temperatura a la que se encuentra es: 273 + 22 = 295 K. Sustituyendo en la ecuación de estado queda M = 39,94. Como ese es precisamente su peso atómico, el gas argón es monoatómico y su fórmula es simplemente Ar.
26. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). En el caso hipotético de que el gas argón estuviese formado por moléculas Ar8, ¿qué presión p’ ejercería este gas hipotético en relación con la presión p que ejerce en el caso real que estamos tratando, que es de 280 mmHg? (Se entiende que la medida se haría para volúmenes iguales y a la misma temperatura).
(A). La octava parte (p’ = p/8)
(B). El óctuplo (p’ = 8p)
(C). La cuarta parte (p’ = p/4)
(D). El doble (p’ = 2p)
Solución: A. Si el argón estuviese formado por moléculas Ar8 su masa molecular sería M’ = 8A, siendo A la masa atómica del Ar. Aplicando la ecuación de estado de los gases ideales, la presión p’ que ejercería vendría dada por p’ = [(m / M’) RT] / V = {[m / (8M)] RT} / V = (1/8) [(m / M) RT] / V. Como el término [(m / M) RT] / V es el valor de p (presión que ejerce el Ar), p’ = (1/8) p.
27. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS). ¿Cuál es la fracción molar del Ar en el aire?
(A). 9,4
(B). 9,4·10–1
(C). 9,4·10–2
(D). 9,4·10–3
Solución: D. La presión parcial se define como la fracción molar multiplicada por la presión total: pAr = χAr p. De acuerdo con el enunciado, la presión parcial es el 0,94% de la total, lo que matemáticamente se escribe así: pAr = (0,94 / 100) p = 9,4·10–3 p. Comparando ambas expresiones es inmediato que χAr= 9,4·10–3.
